Konstnärens intryck av integrerad observation av jorden. Bildkredit: ESA Klicka för förstoring
Kosmiskt utrymme fylls med kontinuerlig, diffus strålning med hög energi. För att ta reda på hur denna energi produceras har forskarna bakom ESA: s integrala gammastråleobservatorium provat en ovanlig metod: att observera jorden från rymden.
Under en fyra-fas observationskampanj som inleddes den 24 januari i år, som fortsatte till 9 februari, har Integral tittat på jorden. Trots komplexa kontrolloperationer från marken har satelliten hållits i en fast orientering i rymden, medan den väntar på att jorden ska driva genom sitt synfält.
Det ovanliga målet med dessa observationer är inte jorden själv, utan vad som kan ses i bakgrunden när jorden rör sig framför satelliten. Detta är ursprunget till den diffusa högenergistrålningen som kallas den 'kosmiska röntgenbakgrunden'.
Hittills med Integral har detta aldrig studerats samtidigt med ett så brett band av energitäckning sedan 1970-talet, och verkligen inte med sådana avancerade instrument.
Astronomer tror att den 'kosmiska röntgenbakgrunden' produceras av många supermassiva och tillslutande svarta hål, fördelade över djupa rymden. Dessa kraftfulla monster lockar till sig materia, som sedan är enormt accelererad och så avger hög energi i form av gamma- och röntgenstrålar.
Röntgenobservatorier som ESAs XMM-Newton och NASAs Chandra har kunnat identifiera och räkna direkt ett stort antal enskilda källor? förmodligen svarta hål? som redan står för mer än 80 procent av den uppmätta kosmiska diffusa röntgenbakgrunden.
Men mycket känt är om ursprunget till det högsta energibandet för denna kosmiska strålning, över dessa två satelliter. Detta sprids i form av högenergi röntgen- och gammastrålar, inom räckhåll för Integral.
Det tros att de flesta av gammastrålebakgrundsutsläpp produceras av enskilda supermassiva svarta hål, men forskare måste koppla samman detta utsläpp med tydligt identifierade källor för att göra ett definitivt uttalande. I själva verket kan andra källor, till exempel avlägsna galaxer eller nära svaga källor, också vara ansvariga.
Att identifiera de enskilda källorna i gammastråleområdet som utgör den diffusa kosmiska bakgrunden är mycket svårare än att räkna de enskilda röntgenkällorna. Faktum är att de kraftfulla gammastrålarna inte kan fokuseras med linser eller speglar, eftersom de helt enkelt passerar rakt igenom.
Så för att producera en gammastrålebild av en källa använder Integral en "mask" -teknik - en indirekt bildmetod som består av att upptäcka skuggan av en mask placerad ovanpå teleskopet, som projiceras av en gammastrålkälla.
Under observationerna använde forskarna jordens skiva som en "extra mask". Jorden blockerar eller skuggar naturligtvis det högsta energiflödet från miljoner avlägsna svarta hål.
Deras kombinerade flöde kan mätas exakt på ett indirekt sätt, det vill säga genom att mäta amplitud och energispektrum för energidroppet när jorden passerar genom Integrals synfält. När detta är känt kan forskare så småningom försöka ansluta strålningen till enskilda källor.
Alla observationer var mycket framgångsrika, eftersom alla gammastråle- och röntgeninstrument ombord Integral (IBIS, SPI och JEM-X) registrerade tydliga och entydiga signaler i linje med förväntningarna.
Integralforskarna fortsätter redan med analysen av uppgifterna. Syftet är att till slut förstå ursprunget till den högsta energibakgrundsstrålningen och möjligen ge nya ledtrådar om tillväxten av supermassiva svarta hål sedan universums tidiga epoker.
Originalkälla: ESA Portal
